核酸的结构与功能课件

StructureandFunctionofNucleicAcid核酸的结构与功能钟慧生命科学学院生物化学系2021/4/81StructureandFunctionofNucl核酸的发现和研究史1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构1958年Crick提出遗传信息传递的中心法则1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取“核素”1944年Avery等人通过肺炎球菌转化试验证实DNA是遗传物质2021/4/82核酸的发现和研究史1953年Watson和Crick发现DN1968年Nirenberg发现遗传密码1973年美国斯坦福大学首次进行了体外基因重组1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法1985年Mullis发明PCR技术1990年美国启动人类基因组计划（HGP）1994年中国人类基因组计划启动2003年完成人类基因组计划20世纪末发现许多具有特殊功能的RNA2021/4/831968年Nirenberg发现遗传密码2021/4/83核酸（nucleicacid）遗传的物质基础

是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。元素组成C、H、O、N、P2021/4/84核酸（nucleicacid）遗传的物质基础是核酸的种类及分布及功能

存在于细胞核和线粒体

分布于细胞核、细胞质、线粒体(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸

核糖核酸携带遗传信息，并通过复制的方式将遗传信息传递给下一代。是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒的RNA也可作为遗传信息的载体2021/4/85核酸的种类及分布及功能存在于细胞核和线粒体分布于细胞第一节核酸的化学组成以及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid2021/4/86第一节2021/4/86核酸的组成核酸（DNA和RNA）胰核酸酶食物核蛋白胃酸蛋白质nucleicacid核苷酸（脱氧核苷酸）核苷（脱氧核苷）磷酸核苷酶胰、肠核苷酸酶nucleotidenucleosidephosphate戊糖核糖脱氧核糖amylsugarribosedeoxyribosepyrimidinebase碱基嘌呤嘧啶basepurinebase水解2021/4/87核酸的组成核酸（DNA和RNA）胰核酸酶食物核蛋白胃酸蛋白质核苷酸的分子组成一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖磷酸(phosphate)DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸RNA的组成单位是核糖核苷酸2021/4/88核苷酸的分子组成一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基(ba碱基是含氮的杂环化合物碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C尿嘧啶U胸腺嘧啶T存在于DNA和RNA中仅存在于RNA中仅存在于DNA中碱基是含氮的杂环化合物碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤A胞嘧啶C存在于DNDNA构成DNA的碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)

胸腺嘧啶(T)RNA构成RNA的碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)

尿嘧啶(U)2021/4/810DNA构成DNA的碱基RNA构成RNA的碱基2021/4/8嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)2021/4/811嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)2021/4/812嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine碱基的互变异构体

2021/4/813碱基的互变异构体2021/4/813戊糖2021/4/814戊糖2021/4/814嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)核苷嘌呤N-9

与脱氧核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)脱氧核苷2021/4/815嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ri

核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)

核苷酸(ribonucleotide)2021/4/816核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribo多磷酸核苷酸2021/4/817多磷酸核苷酸2021/4/817构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸碱基

核苷核苷酸A

腺苷adenosine腺苷一磷酸adenosinemonophosphate,AMPG

鸟苷guanosine鸟苷一磷酸guanosinemonophosphate,GMPC

胞苷cytidine胞苷一磷酸cytidinemonophosphate,CMPU

尿苷uridine尿苷一磷酸uridinemonophosphate,UMP2021/4/818构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸碱基核苷核苷酸A腺苷a构成DNA的碱基、核苷、核苷酸碱基脱氧核苷脱氧核苷酸A脱氧腺苷deoxyadenosine脱氧腺苷一磷酸deoxyadenosinemonophosphate,dAMPG脱氧鸟苷deoxyguanosine脱氧鸟苷一磷酸deoxyguanosinemonophosphate,dGMPC脱氧胞苷deoxycytidine脱氧胞苷一磷酸deoxycytidinemonophosphate,dCMPT脱氧胸苷deoxythymidine或thymidine脱氧胸苷一磷酸deoxythymidinemonophosphate,dTMP2021/4/819构成DNA的碱基、核苷、核苷酸碱基脱氧核苷脱氧核苷酸A脱氧腺体内重要的游离核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP环化的核苷酸：cAMP，cGMP含核苷酸的生物活性物质：NAD+，NADP+，CoA-SH，FAD等都含有AMP2021/4/820体内重要的游离核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸：NMP，NDP

环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。核苷酸衍生物cAMPcGMP2021/4/821环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第

生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中具有重要的作用。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamideadeninedinucleotide,NAD+,辅酶I)2021/4/822生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中具有辅酶A

体内乙酰化反应的辅酶。对糖、脂肪及蛋白质的代谢起重要作用，其中对脂肪代谢的促进作用更加重要。2021/4/823辅酶A体内乙酰化反应的辅酶。对糖、脂肪及蛋白质的代谢黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)

糖代谢三羧酸循环中的一种重要辅基，是一种比NAD+和NADP+更强的氧化剂，能参与两个连续的电子传递或同时发生的两个电子的传递。2021/4/824黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)糖代谢三羧酸循环中的一种核苷酸的生物学功用

作为核酸合成的原料体内能量的利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢物生成活性物质2021/4/825核苷酸的生物学功用作为核酸合成的原料2021/4/825一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个脱氧核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成3,5磷酸二酯键(phosphodiesterbond)二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成的大分子2021/4/826一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个脱氧核苷酸5的α-交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)。DNA链的合成方向是5→32021/4/827交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)核酸共价结构的表示方法：结构式、竖线式、文字式结构式竖线式文字式2021/4/828核酸共价结构的表示方法：结构式、竖线式、文字式结构式竖线式文三、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序

核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，也叫碱基序列。

单链DNA和RNA分子大小用核苷酸

(nucloide,nt)表示

双链DNA用碱基对(basepair,bp)或

千碱基对kbp表示2021/4/829三、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序核酸的一级结构是DNA链RNA链基本结构键3,5磷酸二酯键3,5磷酸二酯键合成的方向性5→35→3嘌呤腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G嘧啶胞嘧啶C、胸腺嘧啶T胞嘧啶C、尿嘧啶U戊糖脱氧核糖核糖基本单位脱氧核糖核苷酸dAMP、dGMPdCMP、dTMP核糖核苷酸AMP、GMPCMP、UMP2021/4/830DNA链RNA链基本结构键3,5磷酸二酯键3,5磷酸第二节DNA的空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA2021/4/831第二节2021/4/831一、DNA的二级结构是双螺旋结构2021/4/832一、DNA的二级结构是双螺旋结构2021/4/832不同生物种属的DNA的碱基组成不同同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随年龄、营养状态和环境而变化[A]=[T]，[G]=[C]A+G=T+CChargaff规则（一）DNA双螺旋结构的实验基础不同生物种属的DNA的碱基组成不同Chargaff规则（一获得了高质量的DNA分子的X射线衍射照片1962年诺贝尔生理学/医学奖提出了DNA分子双螺旋结构(doublehelix)模型获得了高质量的DNA分子的X射线衍射照片1962年诺贝尔生理（二）DNA双螺旋结构模型要点DNA分子是由两条长度相同、方向相反的平行多核苷酸链围绕同一中心轴构成的双螺旋结构；两条螺旋都是右手螺旋。表面形成了凹下去的大沟和小沟。（二）DNA双螺旋结构模型要点DNA分子是由两条长度相同、双螺旋直径2.37nm，磷酸和脱氧核糖相连而成的糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧。相邻碱基间堆砌距离0.34nm，旋转夹角36º，每旋转一周包括10.5个脱氧核苷酸对，螺距为3.54nm。2021/4/836双螺旋直径2.37nm，磷酸和脱氧核糖相连而成的糖-磷酸骨架两条多核苷酸链通过碱基间的氢键连接，遵从碱基互补配对原则：A-T配对，形成两个氢键G-C配对，形成三个氢键2021/4/837两条多核苷酸链通过碱基间的氢键连接，遵从碱基互补配对原则：A维持DNA双螺旋结构稳定的因素：

碱基堆积力(范德华力和疏水力)和氢键脱氧核糖平面与螺旋的纵轴平行碱基平面与螺旋的纵轴垂直2021/4/838维持DNA双螺旋结构稳定的因素：脱氧核糖平面与螺旋的纵轴平行（三）DNA双螺旋结构的多样性2021/4/839（三）DNA双螺旋结构的多样性2021/4/839三种DNA构型的比较2021/4/840三种DNA构型的比较2021/4/840三链结构Hoogsteen氢键（四）DNA的多链结构2021/4/841三链结构Hoogsteen氢键（四）DNA的多链结构20214个鸟嘌呤之间通过8个Hoogsteen氢键形成特殊的四链结构(tetraplex)四链结构真核生物DNA3-末端是富含GT的多次重复序列，因而自身形成了折叠的四链结构。2021/4/8424个鸟嘌呤之间通过8个Hoogsteen氢键形成特殊的四链结二、DNA的高级结构是超螺旋结构超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA在双螺旋结构的基础上，进一步旋转折叠，在蛋白质的参与下组装成的空间构象。对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用2021/4/843二、DNA的高级结构是超螺旋结构超螺旋结构(superhel（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构原核生物DNA多为共价封闭环状的双螺旋分子

，以负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。2021/4/844（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构原核生物DNA多DNA超螺旋结构的电镜图象2021/4/845DNA超螺旋结构的电镜图象2021/4/845（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞核内。在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体(chromosome)2021/4/846（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构真核生

DNA染色质呈串珠样结构染色质的基本单位是核小体(nucleosome)DNA染色质的电镜图像2021/4/847DNA染色质呈串珠样结构DNA染色质的电镜图像2021/4DNA：约210bp

组蛋白：H1

H2A，H2B

H3

H4核小体的组成核小体的核心颗粒2021/4/848DNA：约210bp核小体的组成核小体的核心颗粒2核小体串珠样的结构2021/4/849核小体串珠样的结构2021/4/849双链DNA的折叠和组装双链DNA（2nm）核小体链（11nm，每个核小体200bp）染色质纤维空管（30nm，每圈6个核小体）突环（150nm，每个突环大约75000bp）第一次折叠第二次折叠2021/4/850双链DNA的折叠和组装双链DNA（2nm）核小体链（11n

DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，组装在直径只有数微米的细胞核内。伸展型染色质片段(300nm)密集型染色质片段(700nm)染色体(1400nm)第三次折叠第四次折叠2021/4/851DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。基因是携带遗传信息的DNA片段。DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，为自然选择提供机会。

三、DNA是遗传信息的物质基础2021/4/852DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并为基因复制和转第三节

RNA的结构与功能

StructureandFunctionofRNA2021/4/853第三节

RNA的结构与功能

StructureaRNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。RNA比DNA小的多。RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。2021/4/854RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。2021/动物细胞内主要的RNA种类及功能2021/4/855动物细胞内主要的RNA种类及功能2021/4/855信使RNA(messengerRNA,mRNA)

是细胞内合成蛋白质的模板；生物体内mRNA的丰度最小、种类最多、大小也各不相同、寿命最短；真核生物mRNA的初级产物为不均一核RNA(hnRNA)，含有内含子(intron)和外显子(exon)。hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。一、mRNA是蛋白质合成中的模板2021/4/856信使RNA(messengerRNA,mRNA)一、mR真核生物mRNA成熟过程剪接基因是由外显子和内含子相间排列而成，是分裂而不连续的，称为断裂基因2021/4/857真核生物mRNA成熟过程剪接基因是由外显子和内含子相间排列而成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区(untranslatedregion,UTR)，即5-UTR和3-UTR构成；5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-Atail)结构；

从5端的第一个AUG开始，每三个相邻的核苷酸为一组编码一个氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码(codon)；位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(openreadingframe,ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列。1.成熟的真核生物mRNA，碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列2021/4/858成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区(untranslat2.真核生物mRNA的5-端有特殊帽结构

mRNA的帽子结构可以与帽结合蛋白(capbindingprotein，CBP)结合。2021/4/8592.真核生物mRNA的5-端有特殊帽结构mRN真核生物的mRNA的3-末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸。3.真核生物mRNA的3末端有多聚腺苷酸尾

mRNA的多聚A尾在细胞内与poly(A)结合蛋白(poly(A)-bindingprotein,PABP)结合存在。2021/4/860真核生物的mRNA的3-末端转录后加上一段长短不mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和多聚A尾的功能2021/4/861mRNA核内向胞质的转位帽子结构和多聚A尾的功能2021/4原核生物mRNA真核生物mRNA常以多顺反子的形式存在一般以单顺反子的形式存在转录与翻译一般是偶联的转录的mRNA前体则需经转录后加工成为成熟的mRNA半寿期很短，一般为几分钟，最长只有数小时（RNA噬菌体中的RNA除外）半衰期较长，如胚胎中的mRNA可达数日5′端不翻译区(前导区)，3′端不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区（编码区）、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成有66.4%的核苷酸以自身回折产生的双链结构的形式存在丰富的二级结构，折叠的二级结构有利于蛋白质合成的启动，伸展状态有利于转译的继续2021/4/862原核生物mRNA真核生物mRNA常以多顺反子的形式存在一般以转运RNA(transferRNA,tRNA)活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的生物合成；5´末端大多数为pG，3´末端为-CCA-OH；由74～95核苷酸组成，含10-20%的稀有碱基；占细胞总RNA的15%；具有很好的稳定性。二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体2021/4/863转运RNA(transferRNA,tRNA)活化、搬运1.tRNA中含有多种稀有碱基稀有碱基（rarebase）是指除A、G、C、U外的一些碱基。2021/4/8641.tRNA中含有多种稀有碱基稀有碱基（rare

局部的茎环(stem-loop)

结构或发卡(hairpin)结构2.tRNA含有茎环结构tRNA的二级结构——三叶草形

氨基酸臂

DHU环

反密码环

TψC环附加叉局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpitRNA的3-末端为CCA结尾。3-末端的A与氨基酸以酯键相连生成氨基酰-tRNA

。不同的tRNA结合不同的氨基酸。3.tRNA的3-末端连接氨基酸2021/4/866tRNA的3-末端为CCA结尾。3.tRNA的3-末端tRNA的反密码子环上有反密码子(anticodon)。反密码子通过碱基互补识别mRNA上的密码子。4.tRNA的反密码子识别mRNA的密码子2021/4/867tRNA的反密码子环上有反密码子(anticodon)。4.tRNA的二级结构主要特征三环四臂氨基酸臂3′端有CCA-OH的共有结构DHU环上有二氢尿嘧啶（DHU）反密码环上的反密码子与mRNA上的密码子互补结合可变环上的核苷酸数目可以变动TψC环含有T、ψ和C含有修饰碱基和不变核苷酸2021/4/868tRNA的二级结构主要特征三环四臂2021/4/868tRNA的倒L三级结构tRNA的倒L三级结构核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA)是细胞内含量最多的RNA(>80%)；一般rRNA分子有40%左右的

螺旋结构；rRNA(60%)与核糖体蛋白(40%)

结合构成核糖体(ribosome)，

为蛋白质的合成提供场所。三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA)是细胞内核糖体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量的40%33种占总重量的50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质31种占总重量的30%49种占总重量的35%核糖体的组成原核生物真核生物小亚基30S40SrRNA16S大肠杆菌的核糖体大肠杆菌的核糖体四、其他非编码RNA参与基因表达的调控长链非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)短链非编码RNA(smallnon-codingRNA,sncRNA)非编码RNA(Non-codingRNA,

ncRNA)不编码蛋白质但具有重要生物学功能的RNA分子核酶(ribozyme)小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)微RNA(microRNAs)RNA干扰技术四、其他非编码RNA参与基因表达的调控长链非编码RNA(l

RNAi利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导序列特异的目标基因的沉寂，迅速阻断基因活性，是一种典型的负调控。基因功能研究药物靶标确认

疾病治疗

抗病毒治疗

肿瘤治疗RNAi利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导核酸的理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四节核酸的理化性质第四节RNA为白色粉末状，DNA是白色纤维状固体，二者均溶于水，而不溶于一般有机溶剂中，故常用冷乙醇从水溶液中将核酸沉淀出来。核酸是两性电解质，酸性的磷酸基和碱性的碱基，DNA在pH4~11间最稳定，超出此范围易变性。大多数DNA为线性分子，长度可达数厘米，直径仅为2nm，故DNA溶液粘度很高，

分子极易断裂；RNA溶液粘度较小。核酸的一般性质RNA为白色粉末状，DNA是白色纤维状固体，二者均溶于水，而一、核酸分子具有强烈的紫外吸收核酸在波长260nm处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。紫外线照射可引起DNA突变，也是由于DNA中的核苷酸吸收紫外光造成的。一、核酸分子具有强烈的紫外吸收核酸在波长260nm处

DNA或RNA的定量A260=1.0相当于

50μg/ml双链DNA(dsDNA)40μg/ml单链DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸

确定样品中核酸的纯度

纯DNA:A260/A280=1.8

纯

RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的应用2021/4/878DNA或RNA的定量紫外吸收的应用2021/4/878二、DNA变性是双链解离为单链的过程DNA变性（DNAdenaturation）某些理化因素导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂，DNA双链解离为单链的过程。

DNA变性的本质磷酸二酯键的断裂称核酸降解2021/4/879二、DNA变性是双链解离为单链的过程DNA变性（DNAde部分变性DNA的电镜图像2021/4/880部分变性DNA的电镜图像2021/4/880DNA变性时其溶液OD260增高的现象。DNA解链时的紫外吸收变化增色效应(hyperchromiceffect)检测DNA是否发生变性的最常用指标2021/4/881DNA变性时其溶液OD260增高的现象。DNA解链时的紫外吸DNA的解链曲线连续加热DNA的过程中以温度相对于A260值作图，所得的曲线称为解链曲线(meltingcurve)。解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度。解链温度(meltingtemperature，Tm)2021/4/882DNA的解链曲线连续加热DNA的过程中以温度相对于AG+C含量越高，解链温度就越高解链曲线的变化2021/4/883G+C含量越高，解链温度就越高解链曲线的变化2021/4/三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋结构，这一现象称为DNA复性(renaturation)

。减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing)。2021/4/884三、变性的核酸可以复性或形成杂交双链当变性条件缓慢地除去后，不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，就可能形成杂化双链(heteroduplex)。核酸分子杂交(hybridization)这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。这种现象称为核酸分子杂交。2021/4/885不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种研究DNA分子中某一种基因的位置鉴定两种核酸分子间的序列相似性检测靶基因在待检样品中存在与否核酸分子杂交的应用2021/4/886研究DNA分子中某一种基因的位置核酸分子杂交的应用2021/聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR)感染性疾病。最有价值的应用。肿瘤：检测基因的突变、癌基因的表达量。遗传病：PCR技术首次临床应用就是从检测镰状细胞和β-地中海贫血的基因突变开始的。2021/4/887聚合酶链式反应(PolymeraseChainReact第五节

核酸酶

Nuclease2021/4/888第五节

核酸酶

Nuclease2021/4/888依据底物不同分类DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)

专一降解DNARNA酶

(ribonuclease,RNase)

专一降解RNA所有可以水解核酸的酶核酸酶2021/4/889依据底物不同分类所有可以水解核酸的酶核酸酶2021/4/依据对底物作用方式不同核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键。有5´→3´或3´→5´核酸外切酶核酸内切酶：在DNA/RNA分子内部切断磷酸二酯键2021/4/890依据对底物作用方式不同2021/4/890限制性核酸内切酶(restrictionenzyme)

能识别特定的核苷酸顺序，并从特定位点水解核酸的内切酶2021/4/891限制性核酸内切酶(restrictionenzyme)参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及侵入细胞的外源性核酸降解食物中的核酸体外重组DNA技术中的重要工具酶核酸酶的功能2021/4/892参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接核酸酶的功能2021/本章小结1.

重要概念：DNA变性，解链温度(Tm)，增色效应，复性，annealing，hybridization，ribozyme2.

结构层次：元素组成：C.H.O.N.P

基本单位：核苷酸（DNA及RNA组成的异同）一级结构：3’5’-磷酸二酯键，5’端到3’端，各种

RNA组成特点二级结构：DNA双螺旋，tRNA三叶草三级结构：DNA超螺旋，tRNA倒L型3.

重要性质：紫外吸收、DNA变性及分子杂交2021/4/893本章小结1.重要概念：DNA变性，解链温度(Tm)，增色效两种最重要的生物大分子比较项目蛋白质核酸组成单位氨基酸核苷酸种类20种A、C、G、T(DNA)A、C、G、U(RNA)连接方式肽键磷酸二酯键一级结构AA排列顺序碱基序列空间结构二、三、四级结构双螺旋、超螺旋、蛋白-核酸非共价结合功能生命活动直接执行者遗传信息贮存、传代、表达，决定蛋白结构2021/4/894两种最重要的生物大分子比较项目蛋白质核DNARNA嘌呤腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G嘧啶胞嘧啶C、胸腺嘧啶T胞嘧啶C、尿嘧啶U戊糖

脱氧核糖核糖形状双螺旋，碱基配对单链，部分碱基配对联合物质组蛋白、精氨酸核糖体蛋白与rRNA结合碱解不敏感敏感碱基分布嘌呤碱=嘧啶碱A=T，C=G无一定关系细胞内分布绝大部分在细胞核内某些在线粒体一般在细胞浆内某些在核和核仁DNA和RNA的比较2021/4/895DNARNA嘌呤腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G嘧啶胞嘧感谢您的阅读收藏，谢谢！

2021/4/896感谢您的阅读收藏，谢谢！

2021/4/896StructureandFunctionofNucleicAcid核酸的结构与功能钟慧生命科学学院生物化学系2021/4/897StructureandFunctionofNucl核酸的发现和研究史1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构1958年Crick提出遗传信息传递的中心法则1868年FridrichMiescher从脓细胞中提取“核素”1944年Avery等人通过肺炎球菌转化试验证实DNA是遗传物质2021/4/898核酸的发现和研究史1953年Watson和Crick发现DN1968年Nirenberg发现遗传密码1973年美国斯坦福大学首次进行了体外基因重组1975年Temin和Baltimore发现逆转录酶1981年Gilbert和Sanger建立DNA测序方法1985年Mullis发明PCR技术1990年美国启动人类基因组计划（HGP）1994年中国人类基因组计划启动2003年完成人类基因组计划20世纪末发现许多具有特殊功能的RNA2021/4/8991968年Nirenberg发现遗传密码2021/4/83核酸（nucleicacid）遗传的物质基础

是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，携带和传递遗传信息。元素组成C、H、O、N、P2021/4/8100核酸（nucleicacid）遗传的物质基础是核酸的种类及分布及功能

存在于细胞核和线粒体

分布于细胞核、细胞质、线粒体(deoxyribonucleicacid,DNA)(ribonucleicacid,RNA)脱氧核糖核酸

核糖核酸携带遗传信息，并通过复制的方式将遗传信息传递给下一代。是DNA转录的产物，参与遗传信息的复制与表达。某些病毒的RNA也可作为遗传信息的载体2021/4/8101核酸的种类及分布及功能存在于细胞核和线粒体分布于细胞第一节核酸的化学组成以及一级结构TheChemicalComponentandPrimaryStructureofNucleicAcid2021/4/8102第一节2021/4/86核酸的组成核酸（DNA和RNA）胰核酸酶食物核蛋白胃酸蛋白质nucleicacid核苷酸（脱氧核苷酸）核苷（脱氧核苷）磷酸核苷酶胰、肠核苷酸酶nucleotidenucleosidephosphate戊糖核糖脱氧核糖amylsugarribosedeoxyribosepyrimidinebase碱基嘌呤嘧啶basepurinebase水解2021/4/8103核酸的组成核酸（DNA和RNA）胰核酸酶食物核蛋白胃酸蛋白质核苷酸的分子组成一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖磷酸(phosphate)DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸RNA的组成单位是核糖核苷酸2021/4/8104核苷酸的分子组成一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基(ba碱基是含氮的杂环化合物碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤A鸟嘌呤G胞嘧啶C尿嘧啶U胸腺嘧啶T存在于DNA和RNA中仅存在于RNA中仅存在于DNA中碱基是含氮的杂环化合物碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤A胞嘧啶C存在于DNDNA构成DNA的碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)

胸腺嘧啶(T)RNA构成RNA的碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)

尿嘧啶(U)2021/4/8106DNA构成DNA的碱基RNA构成RNA的碱基2021/4/8嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤(guanine,G)2021/4/8107嘌呤(purine,Pu)腺嘌呤(adenine,嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)2021/4/8108嘧啶(pyrimidine,Py)胞嘧啶(cytosine碱基的互变异构体

2021/4/8109碱基的互变异构体2021/4/813戊糖2021/4/8110戊糖2021/4/814嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ribonucleoside)核苷嘌呤N-9

与脱氧核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)脱氧核苷2021/4/8111嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷键相连形成核苷(ri

核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)

核苷酸(ribonucleotide)2021/4/8112核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸(ribo多磷酸核苷酸2021/4/8113多磷酸核苷酸2021/4/817构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸碱基

核苷核苷酸A

腺苷adenosine腺苷一磷酸adenosinemonophosphate,AMPG

鸟苷guanosine鸟苷一磷酸guanosinemonophosphate,GMPC

胞苷cytidine胞苷一磷酸cytidinemonophosphate,CMPU

尿苷uridine尿苷一磷酸uridinemonophosphate,UMP2021/4/8114构成RNA的碱基、核苷以及核苷酸碱基核苷核苷酸A腺苷a构成DNA的碱基、核苷、核苷酸碱基脱氧核苷脱氧核苷酸A脱氧腺苷deoxyadenosine脱氧腺苷一磷酸deoxyadenosinemonophosphate,dAMPG脱氧鸟苷deoxyguanosine脱氧鸟苷一磷酸deoxyguanosinemonophosphate,dGMPC脱氧胞苷deoxycytidine脱氧胞苷一磷酸deoxycytidinemonophosphate,dCMPT脱氧胸苷deoxythymidine或thymidine脱氧胸苷一磷酸deoxythymidinemonophosphate,dTMP2021/4/8115构成DNA的碱基、核苷、核苷酸碱基脱氧核苷脱氧核苷酸A脱氧腺体内重要的游离核苷酸及其衍生物

多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP环化的核苷酸：cAMP，cGMP含核苷酸的生物活性物质：NAD+，NADP+，CoA-SH，FAD等都含有AMP2021/4/8116体内重要的游离核苷酸及其衍生物多磷酸核苷酸：NMP，NDP

环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第二信使。核苷酸衍生物cAMPcGMP2021/4/8117环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信号转导中的第

生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中具有重要的作用。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamideadeninedinucleotide,NAD+,辅酶I)2021/4/8118生物氧化体系的重要成分，在传递质子或电子的过程中具有辅酶A

体内乙酰化反应的辅酶。对糖、脂肪及蛋白质的代谢起重要作用，其中对脂肪代谢的促进作用更加重要。2021/4/8119辅酶A体内乙酰化反应的辅酶。对糖、脂肪及蛋白质的代谢黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)

糖代谢三羧酸循环中的一种重要辅基，是一种比NAD+和NADP+更强的氧化剂，能参与两个连续的电子传递或同时发生的两个电子的传递。2021/4/8120黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)糖代谢三羧酸循环中的一种核苷酸的生物学功用

作为核酸合成的原料体内能量的利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢物生成活性物质2021/4/8121核苷酸的生物学功用作为核酸合成的原料2021/4/825一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个脱氧核苷酸5的α-磷酸基团缩合形成3,5磷酸二酯键(phosphodiesterbond)二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键连接形成的大分子2021/4/8122一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个脱氧核苷酸5的α-交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)。DNA链的合成方向是5→32021/4/8123交替的磷酸基团和戊糖构成了DNA的骨架(backbone)核酸共价结构的表示方法：结构式、竖线式、文字式结构式竖线式文字式2021/4/8124核酸共价结构的表示方法：结构式、竖线式、文字式结构式竖线式文三、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序

核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，也叫碱基序列。

单链DNA和RNA分子大小用核苷酸

(nucloide,nt)表示

双链DNA用碱基对(basepair,bp)或

千碱基对kbp表示2021/4/8125三、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序核酸的一级结构是DNA链RNA链基本结构键3,5磷酸二酯键3,5磷酸二酯键合成的方向性5→35→3嘌呤腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G嘧啶胞嘧啶C、胸腺嘧啶T胞嘧啶C、尿嘧啶U戊糖脱氧核糖核糖基本单位脱氧核糖核苷酸dAMP、dGMPdCMP、dTMP核糖核苷酸AMP、GMPCMP、UMP2021/4/8126DNA链RNA链基本结构键3,5磷酸二酯键3,5磷酸第二节DNA的空间结构与功能DimensionalStructureandFunctionofDNA2021/4/8127第二节2021/4/831一、DNA的二级结构是双螺旋结构2021/4/8128一、DNA的二级结构是双螺旋结构2021/4/832不同生物种属的DNA的碱基组成不同同一个体的不同器官或组织的DNA碱基组成相同对于一特定组织的DNA，其碱基组分不随年龄、营养状态和环境而变化[A]=[T]，[G]=[C]A+G=T+CChargaff规则（一）DNA双螺旋结构的实验基础不同生物种属的DNA的碱基组成不同Chargaff规则（一获得了高质量的DNA分子的X射线衍射照片1962年诺贝尔生理学/医学奖提出了DNA分子双螺旋结构(doublehelix)模型获得了高质量的DNA分子的X射线衍射照片1962年诺贝尔生理（二）DNA双螺旋结构模型要点DNA分子是由两条长度相同、方向相反的平行多核苷酸链围绕同一中心轴构成的双螺旋结构；两条螺旋都是右手螺旋。表面形成了凹下去的大沟和小沟。（二）DNA双螺旋结构模型要点DNA分子是由两条长度相同、双螺旋直径2.37nm，磷酸和脱氧核糖相连而成的糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧。相邻碱基间堆砌距离0.34nm，旋转夹角36º，每旋转一周包括10.5个脱氧核苷酸对，螺距为3.54nm。2021/4/8132双螺旋直径2.37nm，磷酸和脱氧核糖相连而成的糖-磷酸骨架两条多核苷酸链通过碱基间的氢键连接，遵从碱基互补配对原则：A-T配对，形成两个氢键G-C配对，形成三个氢键2021/4/8133两条多核苷酸链通过碱基间的氢键连接，遵从碱基互补配对原则：A维持DNA双螺旋结构稳定的因素：

碱基堆积力(范德华力和疏水力)和氢键脱氧核糖平面与螺旋的纵轴平行碱基平面与螺旋的纵轴垂直2021/4/8134维持DNA双螺旋结构稳定的因素：脱氧核糖平面与螺旋的纵轴平行（三）DNA双螺旋结构的多样性2021/4/8135（三）DNA双螺旋结构的多样性2021/4/839三种DNA构型的比较2021/4/8136三种DNA构型的比较2021/4/840三链结构Hoogsteen氢键（四）DNA的多链结构2021/4/8137三链结构Hoogsteen氢键（四）DNA的多链结构20214个鸟嘌呤之间通过8个Hoogsteen氢键形成特殊的四链结构(tetraplex)四链结构真核生物DNA3-末端是富含GT的多次重复序列，因而自身形成了折叠的四链结构。2021/4/81384个鸟嘌呤之间通过8个Hoogsteen氢键形成特殊的四链结二、DNA的高级结构是超螺旋结构超螺旋结构(superhelix或supercoil)DNA在双螺旋结构的基础上，进一步旋转折叠，在蛋白质的参与下组装成的空间构象。对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用2021/4/8139二、DNA的高级结构是超螺旋结构超螺旋结构(superhel（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构原核生物DNA多为共价封闭环状的双螺旋分子

，以负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个超螺旋形成。2021/4/8140（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构原核生物DNA多DNA超螺旋结构的电镜图象2021/4/8141DNA超螺旋结构的电镜图象2021/4/845（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构真核生物DNA以非常有序的形式存在于细胞核内。在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在，在细胞分裂期，则形成高度致密的染色体(chromosome)2021/4/8142（二）真核生物DNA以核小体为单位形成高度有序致密结构真核生

DNA染色质呈串珠样结构染色质的基本单位是核小体(nucleosome)DNA染色质的电镜图像2021/4/8143DNA染色质呈串珠样结构DNA染色质的电镜图像2021/4DNA：约210bp

组蛋白：H1

H2A，H2B

H3

H4核小体的组成核小体的核心颗粒2021/4/8144DNA：约210bp核小体的组成核小体的核心颗粒2核小体串珠样的结构2021/4/8145核小体串珠样的结构2021/4/849双链DNA的折叠和组装双链DNA（2nm）核小体链（11nm，每个核小体200bp）染色质纤维空管（30nm，每圈6个核小体）突环（150nm，每个突环大约75000bp）第一次折叠第二次折叠2021/4/8146双链DNA的折叠和组装双链DNA（2nm）核小体链（11n

DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，组装在直径只有数微米的细胞核内。伸展型染色质片段(300nm)密集型染色质片段(700nm)染色体(1400nm)第三次折叠第四次折叠2021/4/8147DNA经过多次折叠，被压缩了8000～10000倍，DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并为基因复制和转录提供了模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活动的信息基础。基因是携带遗传信息的DNA片段。DNA具有高度稳定性的特点，用来保持生物体系遗传的相对稳定性。同时，DNA又表现出高度复杂性的特点，它可以发生各种重组和突变，适应环境的变迁，为自然选择提供机会。

三、DNA是遗传信息的物质基础2021/4/8148DNA的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并为基因复制和转第三节

RNA的结构与功能

StructureandFunctionofRNA2021/4/8149第三节

RNA的结构与功能

StructureaRNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构。RNA比DNA小的多。RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性。2021/4/8150RNA与蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控。2021/动物细胞内主要的RNA种类及功能2021/4/8151动物细胞内主要的RNA种类及功能2021/4/855信使RNA(messengerRNA,mRNA)

是细胞内合成蛋白质的模板；生物体内mRNA的丰度最小、种类最多、大小也各不相同、寿命最短；真核生物mRNA的初级产物为不均一核RNA(hnRNA)，含有内含子(intron)和外显子(exon)。hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。一、mRNA是蛋白质合成中的模板2021/4/8152信使RNA(messengerRNA,mRNA)一、mR真核生物mRNA成熟过程剪接基因是由外显子和内含子相间排列而成，是分裂而不连续的，称为断裂基因2021/4/8153真核生物mRNA成熟过程剪接基因是由外显子和内含子相间排列而成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区(untranslatedregion,UTR)，即5-UTR和3-UTR构成；5-末端的帽子(cap)结构和3-末端的多聚A尾(poly-Atail)结构；

从5端的第一个AUG开始，每三个相邻的核苷酸为一组编码一个氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码(codon)；位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(openreadingframe,ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列。1.成熟的真核生物mRNA，碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列2021/4/8154成熟的mRNA由氨基酸编码区和非编码区(untranslat2.真核生物mRNA的5-端有特殊帽结构

mRNA的帽子结构可以与帽结合蛋白(capbindingprotein，CBP)结合。2021/4/81552.真核生物mRNA的5-端有特殊帽结构mRN真核生物的mRNA的3-末端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸。3.真核生物mRNA的3末端有多聚腺苷酸尾

mRNA的多聚A尾在细胞内与poly(A)结合蛋白(poly(A)-bindingprotein,PABP)结合存在。2021/4/8156真核生物的mRNA的3-末端转录后加上一段长短不mRNA核内向胞质的转位mRNA的稳定性维系翻译起始的调控帽子结构和多聚A尾的功能2021/4/8157mRNA核内向胞质的转位帽子结构和多聚A尾的功能2021/4原核生物mRNA真核生物mRNA常以多顺反子的形式存在一般以单顺反子的形式存在转录与翻译一般是偶联的转录的mRNA前体则需经转录后加工成为成熟的mRNA半寿期很短，一般为几分钟，最长只有数小时（RNA噬菌体中的RNA除外）半衰期较长，如胚胎中的mRNA可达数日5′端不翻译区(前导区)，3′端不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区（编码区）、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成有66.4%的核苷酸以自身回折产生的双链结构的形式存在丰富的二级结构，折叠的二级结构有利于蛋白质合成的启动，伸展状态有利于转译的继续2021/4/8158原核生物mRNA真核生物mRNA常以多顺反子的形式存在一般以转运RNA(transferRNA,tRNA)活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的生物合成；5´末端大多数为pG，3´末端为-CCA-OH；由74～95核苷酸组成，含10-20%的稀有碱基；占细胞总RNA的15%；具有很好的稳定性。二、tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体2021/4/8159转运RNA(transferRNA,tRNA)活化、搬运1.tRNA中含有多种稀有碱基稀有碱基（rarebase）是指除A、G、C、U外的一些碱基。2021/4/81601.tRNA中含有多种稀有碱基稀有碱基（rare

局部的茎环(stem-loop)

结构或发卡(hairpin)结构2.tRNA含有茎环结构tRNA的二级结构——三叶草形

氨基酸臂

DHU环

反密码环

TψC环附加叉局部的茎环(stem-loop)结构或发卡(hairpitRNA的3-末端为CCA结尾。3-末端的A与氨基酸以酯键相连生成氨基酰-tRNA

。不同的tRNA结合不同的氨基酸。3.tRNA的3-末端连接氨基酸2021/4/8162tRNA的3-末端为CCA结尾。3.tRNA的3-末端tRNA的反密码子环上有反密码子(anticodon)。反密码子通过碱基互补识别mRNA上的密码子。4.tRNA的反密码子识别mRNA的密码子2021/4/8163tRNA的反密码子环上有反密码子(anticodon)。4.tRNA的二级结构主要特征三环四臂氨基酸臂3′端有CCA-OH的共有结构DHU环上有二氢尿嘧啶（DHU）反密码环上的反密码子与mRNA上的密码子互补结合可变环上的核苷酸数目可以变动TψC环含有T、ψ和C含有修饰碱基和不变核苷酸2021/4/8164tRNA的二级结构主要特征三环四臂2021/4/868tRNA的倒L三级结构tRNA的倒L三级结构核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA)是细胞内含量最多的RNA(>80%)；一般rRNA分子有40%左右的

螺旋结构；rRNA(60%)与核糖体蛋白(40%)

结合构成核糖体(ribosome)，

为蛋白质的合成提供场所。三、以rRNA为组分的核糖体是蛋白质合成的场所核糖体RNA(ribosomalRNA，rRNA)是细胞内核糖体的组成原核生物（以大肠杆菌为例）真核生物（以小鼠肝为例）小亚基30S40SrRNA16S1542个核苷酸18S1874个核苷酸蛋白质21种占总重量的40%33种占总重量的50%大亚基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸120个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸160个核苷酸120个核苷酸蛋白质31种占总重量的30%49种占总重量的35%核糖体的组成原核生物真核生物小亚基30S40SrRNA16S大肠杆菌的核糖体大肠杆菌的核糖体四、其他非编码RNA参与基因表达的调控长链非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)短链非编码RNA(smallnon-codingRNA,sncRNA)非编码RNA(Non-codingRNA,

ncRNA)不编码蛋白质但具有重要生物学功能的RNA分子核酶(ribozyme)小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)微RNA(microRNAs)RNA干扰技术四、其他非编码RNA参与基因表达的调控长链非编码RNA(l

RNAi利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导序列特异的目标基因的沉寂，迅速阻断基因活性，是一种典型的负调控。基因功能研究药物靶标确认

疾病治疗

抗病毒治疗

肿瘤治疗RNAi利用具有同源性的双链RNA(dsRNA)诱导核酸的理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofNucleicAcid第四节核酸的理化性质第四节RNA为白色粉末状，DNA是白色纤维状固体，二者均溶于水，而不溶于一般有机溶剂中，故常用冷乙醇从水溶液中将核酸沉淀出来。核酸是两性电解质，酸性的磷酸基和碱性的碱基，DNA在pH4~11间最稳定，超出此范围易变性。大多数DNA为线性分子，长度可达数厘米，直径仅为2nm，故DNA溶液粘度很高，

分子极易断裂；RNA溶液粘度较小。核酸的一般性质RNA为白色粉末状，DNA是白色纤维状固体，二者均溶于水，而一、核酸分子具有强烈的紫外吸收核酸在波长260nm处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。紫外线照射可引起DNA突变，也是由于DNA中的核苷酸吸收紫外光造成的。一、核酸分子具有强烈的紫外吸收核酸在波长260nm处

DNA或RNA的定量A260=1.0相当于

50μg/ml双链DNA(dsDNA)40μg/ml单链DNA(ssDNAorRNA)20μg/ml寡核苷酸

确定样品中核酸的纯度

纯DNA:A260/A280=1.8

纯

RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的应用2021/4/8174DNA或RNA的定量紫外吸收的应用2021/4/878二、DNA变性是双链解离为单链的过程DNA变性（DNAdenaturation）某些理化因素导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂，DNA双链解离为单链的过程。

DNA变性的本质磷酸二酯键的断裂称核酸降解2021/4/8175二、DNA变性是双链解离为单链的过程DNA变性（DNAde部分变性